新型中波发射机测试仪设计

吴 旭 张海标

1.2.江苏省广播电视总台 江苏省 南京市 210000

引 言

江苏省广播电视总台广播发射部（以下简称：广播发射部）拥有10 台美国Gatesair 公司生产的3DX-50 中波发射机，每台发射机的射频级由4 个调制编码器控制64 个相同的“大台阶”功放模块和4 个二进制功放模块，通过功率合成得到高频调制电流。

当前10 台发射机运行超过8年，大量损坏的功放模块需要维修测试，由于这些模块工作原理和硬件结构区别于上一代DX 型发射机模块，因此无法在DX 功放测试仪上测试功放模块。没有完备的功放测试手段，而Gatesair 公司功放测试仪报价高达30 万人民币，并且由于疫情等不可控因素影响，不能及时采购到原厂设备。功放模块维修只限于MOS 管和保险丝更换，很少涉及板卡级维修。本项目中，在进行前期可行性分析、理论分析后，制定项目方案：以闲置的功放母板为研究基础，设计功放模块测试仪，为其提供功放模块工作所需要的激励信号、电源、控制信号等功能，并提供与功放模块输出阻抗匹配的假负载及冷却装置，使测试仪能完全模拟功放模块在发射机上正常运行时的工作环境。

1 可行性分析

1.1 硬件

需要研发可以同时满足3DX-50 功放模块及二进制功放模块测试平台，而这两种模块有公共的信号源及低压电源，也有不公共的高压电源及接口布局。从使用便利角度和成本考虑，最好把两种模块集成到一块母板上使用。江苏省广播电视总台搬迁时带来的拆机母板符合要求，可以作为样本研究硬件需求和接口样式。

1.2 理论

3DX-50 功放模块和二进制功放模块全部采用模块化设计，输入输出全部集成到72pin排插上，每个pin 脚的定义厂家图纸全部标示，只是部分信号波形和幅度需要测量，只需要满足功放模块输入输出条件，就可以检测功放模块各项参数是否正常。功放模块的接口定义（二进制模块接口定义与之类似）如表1 所示。

表1 3DX-50 功放模块接口定义

2 理论分析

在完成可行性分析后，需要对项目进行详尽细致理论分析，一方面便于采购合适的硬件，另一方面可以减少后期调试时遇到的困难。理论分析主要包括模块工作原理分析和外部电路分析两部分。

2.1 模块工作原理分析

3DX50 功放模块是D 类开关放大器。8 个场效应MOS 管（并联成4 组）是全四边桥式配置，每个功放被分成两半：桥A 和桥B。每个功放桥由两对MOSFET 串联而成。每对MOSFET 被驱动交替进入截止和饱和状态，像开关一样。送到这两对MOSFET 的桥信号激励是180 度异相的，上面一组开，下面一组则关。输出电平以载频速率，轮流在“地”和+VDC 电源电压之间切换。功放模块原理如图1所示。

图1 3DX-50 功放模块桥式电路

2.2 电路分析

外部测试功放模块时，需要通过母板为其提供电源、控制信号、桥信号和匹配的假负载。只要满足以下条件，就可以正常开通功放模块。

2.2.1 电源部分

功放主电源是两路独立供电的300V 直流电源，实际应用中可以采用单电源供电，可以降电压使用，把总功率压缩到1500W 内；205V 驱动电源和±12V 电源均需要单独供电。

2.2.2 桥信号

作为3DX 发射机激励信号，稳定性和同步性非常重要，经过上机测量，桥信号是两路占空比41%的方波脉冲信号，相位差180°，幅度为5Vpp。

2.2.3 假负载

功放输出可采取变压器耦合方式，输出阻抗咨询厂家后确定为35+j51。

2.2.4 控制信号

可外接一组拨钮开关控制模块通断、复位和联锁，再加装一组LED 指示灯作为故障判断指示。

3 方案制定

在理论分析通过后，制定项目实施方案。首先根据理论分析绘制测试平台总原理图，如图2 所示。然后进行前期设备选型，根据理论分析结果，确定电源、激励源、碳膜电阻、电感线圈型号，各元器件型号，如表2 所示。

表2 硬件各元器件型号

图2 功放模块测试仪总原理

4 下一步工作

在经过前期可行性分析和理论分析后，制定功放模块测试仪设计方案，并确定各元器件型号，后续需要改制母板和滤波板，待定制机柜和采购的各元器件到货后，将母板、滤波板安装到位，进行电源接线及接口改造，再接入激励源调试、假负载安装调试、风机安装、安全防护罩安装等工作。最后通电调试，利用万用表、示波器、信号发生器、网络分析仪等对电路进行各种参数测量，并根据测量结果调整电路，使其各项参数、指标、性能完全满足设计要求。